◎李進 科技日報記者 吳長鋒
合肥本源量子計算科技有限責任公司與合肥晶合集成電路股份有限公司日前簽訂合作協議，雙方宣布共同建設“本源-晶合量子芯片聯合實驗室”，將在極低溫集成電路領域進行工藝合作開發以及工程流片驗證，實現從量子芯片設計到封裝測試全鏈條開發。
“隨著半導體行業‘缺芯’問題愈演愈烈，我國作為全球最大芯片進口國，某些高端芯片受制于國外廠商。但在未來的量子計算時代，這種情況將會大為改觀。”本源量子總經理張輝博士告訴科技日報記者。
從設計到封裝全鏈條開發
“目前，國內量子芯片的生產仍以實驗室加工為主。但要研制性能更加優越的量子芯片，必然需要成熟的制造工藝與產線化的生產加工模式。”張輝告訴記者，為推動國內量子計算產業化發展，讓量子計算技術從科研成果向現實應用轉化，本源量子與晶合集成宣布攜手共建“本源-晶合量子芯片聯合實驗室”，目的就是讓量子計算機最核心部件——國產量子芯片產線早日落地。
據介紹，實驗室將實現從芯片設計到封裝測試全鏈條開發，重點攻關量子芯片設計，半導體和超導量子芯片的設計研發、試制，量子芯片制造和封裝測試，QGPU、FPGA、ASIC等高端專用芯片的產線化中試。
張輝表示，“本源-晶合量子芯片聯合實驗室”在超導的技術路線上，將對標IBM、谷歌等國際巨頭，在半導體技術線上則對標英特爾的22nm FinFET、CEA-Leti 28nm FDSOI，從而打造國內第一家面向產業化和應用的量子芯片實驗室，努力建成國際先進的量子芯片專用的微電子研究中心。
擁有顛覆算力的量子芯片
產業化正式上路
量子計算機基于疊加與糾纏的量子力學特性，能夠實現遠超經典計算機的算力飛躍，被喻為信息時代的“核武器”，關系著國家的未來核心競爭力。而量子芯片就是這項顛覆性技術的核心環節。
與經典計算機中的CPU類似，量子芯片是量子計算機的中央處理器，也被稱為QPU(Quantum Processing Unit)，它集成了量子計算機的運算單元——量子比特。一塊量子芯片的制造工藝越成熟、集成的量子比特數量越多，它的運算能力也就越強大。理論上，擁有300個量子比特的量子計算機所能運算的數據量超過整個宇宙的原子數量總和。
當前，進展最快的是超導量子技術。2019年10月，谷歌公司用一塊53比特的超導量子芯片實現了量子優越性，證明了在某一特定問題上（隨機量子電路采樣）量子計算機超越經典計算機的能力。
本源量子計算機
正因如此，谷歌、IBM等國際巨頭均押注超導量子技術路線。而半導體量子點技術則能與現代大規模集成電路制造工藝兼容，具有良好的可擴展、可集成特性，被認為是未來實現大規模實用化量子計算的最佳候選體系之一。同時也是因特爾、法國Leti、鴻海科技所選擇的技術路線。
“我們的目標是研制工藝更加成熟、量子比特數量更多的量子芯片，因為它是量子計算機發展道路上的關鍵一環。”張輝告訴記者，本源量子緊追國際先進，布局了超導量子技術與半導體量子點技術。尤其在半導體量子點技術路線上，依托中科院量子信息重點實驗室，長期承擔科技部超級973計劃——固態量子芯片研究、國家重點研發計劃——半導體量子芯片研究，是國內唯一進行該技術研發的單位。
本源第一代超導24 比特量子處理器 夸父KF C24-100
本源超導24比特量子芯片實物及封裝
打造量子計算產業“生態鏈”
今年3月，由本源量子提供的超導量子芯片幫助中科大、浙江大學、山東大學聯合研究團隊實現量子門容錯可控研究，并且發表了重要科研成果。
加速探索量子計算應用落地，本源量子在2018年牽頭成立了國內首個量子計算產業聯盟——本源量子計算產業聯盟OQIA，攜手量子計算上下游行業伙伴，構建量子計算產業生態鏈。
“聯盟重點以量子計算的生產制造、生態應用、科普教育為驅動，著力打造量子計算生產制造鏈、量子計算生態應用鏈、量子計算科普教育鏈。”張輝告訴記者，量子計算生產制造鏈，主要涵蓋量子計算機生產制造上下游企業，目前聯盟成員包括晶合集成、中船重工709所、成都中微達信、中船重工鵬力等單位。而量子計算生態應用鏈，則以市場導向和產業需求為指引，推進量子計算在各類場景的應用開發。目前主要有哈工大機器人、臻天鏈、云從科技、中科類腦、合肥大數據資產管理公司、建信金融科技等企業加盟。
“為了未來競爭不至于落后于人，量子計算也必須‘從娃娃抓起’。”張輝表示，目前本源量子已與中國科學技術大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、西安電子科技大學、西安交通大學、南京航空航天大學、中國海洋大學、問天量子、中科院量子信息重點實驗室、海利爾集團等機構建立聯系，共同打造量子計算科普教育鏈，搭建服務科普產業的資源共享平臺。
來源：科技日報 圖片由本源量子提供
編輯：王宇
審核：王小龍
終審：何屹
